知識工学的手法を導入した補助人工心臓の適応制御システムの開発

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01890003
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 竹田 宏 東北大学, 工学部, 教授 (60005220)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉澤 誠 東北大学, 工学部, 助教授 (60166931) ; 仁田 新一 東北大学, 抗酸菌病研究所, 助教授 (90101138)
• Keywords: 人工心臓 / 補助人工心臓 / 適応制御 / 知識工学 / 自律神経系 / 自動制御 / 最適駆動 / 最適動作点

Research Abstract

本研究は,補助人工心臓駆動下の循環境に対する動特性解析・同定システム,適応制御系設計支援システム,および制御・監視用エキスパ-トシステムを,制御工学および知識工学的手法により開発し,さらにそれらを有機的に結合することによって,医師,人工心臓駆動系および患者のそれぞれの間に,優れたマン・マシン・インタ-フェイスを開発することを目的とするものである.
本研究の主たる成果は次の5つである.
1)補助人工心臓適応制御系の設計と評価を行うための循環系シミュレ-タの開発
2)計測および解析機能を有する補助人工心臓適応制御システムの開発
3)補助人工心臓の最適動作点適応制御系のアルゴリズム開発とその評価
4)補助人工心臓装着時循環系に対する血行動態推定監視システムの開発
5)自律神経系情報に基づく補助人工心臓の至適制御に関する基礎的研究
以上のうち,本研究の中心的な成果は,2)および3)に関係する補助人工心臓の流量制御に対する最適動作点適応制御系の開発である.この制御系は,血栓・溶血を防止し,駆動に要するエネルギ-を最小化するという意味で最も最適であると思われる駆動パタ-ンを常に維持することができる.このような機能は,従来の制御系では実現されていなかった本研究独自の成果である.本制御システムを臨床に応用するためには,頑健性や安全性の確認を行うとともに,本制御系の上位に監視用エキスパ-ト・システムを構築することが必要であると思われる.

Research Products

• [Publications] 馮 金山: "循環系シミュレ-タによる補助人工心臓適応制御系の設計と評価" 医用電子と生体工学. 27. 8-18 (1989)
• [Publications] 片平 美明: "人工弁の流れの可視化法による流体力学的解析ーとくに低流量駆動補助人工心臓下での流れについてー" 人工臓器. 18. 633-636 (1989)
• [Publications] 吉澤 誠: "計測および解析機能を有する補助人工心臓適応制御システム" 医用電子と生体工学. 27. 92-100 (1989)
• [Publications] 吉澤 誠: "補助人工心臓駆動制御における最適動作点の維持" 人工臓器. 19. 143-146 (1990)
• [Publications] 片平 美明: "トレ-サ法による補助人工心臓内の流れの可視化" 流れの可視化. 9. 285-288 (1989)
• [Publications] 山家 智之: "左心補助人工心臓駆動下の腎交感神経活動についての実験的研究" 自律神経. 26. 373-379 (1989)
• [Publications] 林 博行: "補助人工心臓用カニュ-ラ内臓型圧マイクロセンサの開発と評価" 人工臓器. 19. 21-24 (1990)
• [Publications] 片平 美明: "臨床用補助人工心臓のための人工弁の流れの可視法による評価ーーーーー傾斜型ディスク弁の比較ーーーーー" 人工臓器. 19. 319-322 (1990)
• [Publications] 仁田 新一: "補助循環システム" 臨床工学ジャ-ナルクリニカル・エンジニアリング. 1. 180-188 (1990)
• [Publications] T.Yambe: "Effect of left ventricular assistance on Sympathetic tone" The International Journal of Artificial Organs. 13. 681-686 (1990)
• [Publications] S.Nitta: "Microーpressure sensor for continuous monitoring of a ventricular.assist device" The International Journal of Artificial Organs. 13. 823-829 (1990)
• [Publications] T.Yambe: "Effect of left ventricular assistance in the various pumping modes on sympathetic tone" Artificial Organs. 14. 146-148 (1990)
• [Publications] 馮 金山: "補助人工心臓多変数のための循環系応答の解析" 医用電子と生体工学. 28. 122-129 (1990)
• [Publications] 吉澤 誠: "補助人工心臓装着時循環系における自己心拍出量の一推定法" 医用電子と生体工学. 28. 230-233 (1990)
• [Publications] 山家 智之: "左心補助人工心臓による心室細動下の循環維持ー関連度関数の手法を用いた交感神経活動電位の周波数解析による検討ー" 循環制御. 12. (1991)
• [Publications] 吉澤 誠: "時系列モデルに基づく補助循環下血行動態推定監視システム" 人工臓器. 20. (1990)
• [Publications] Makoto Yoshizawa: "An automatic control algorithm for the optimal driving of the ventricular assist device" IEEE Trans.on Biomedical Eng.